O processo de anodização gera alumina por eletrólise usando o princípio da oxidação. A alumina, que espontaneamente gera filme colorido anodizado, tem a função de anti-corrosão e anti-oxidação. Filme de anodização de alumínio pode ser dividido em tipo de bloqueio e tipo multi-pass. Um filme de óxido de barreira compacto pode ser obtido por anodização em eletrólito quase neutro. Este filme é bem isolado e pode ser usado para fazer capacitores e outros dispositivos.
O alumínio é um metal ativo, que forma espontaneamente uma película de óxido de 0,01 a 0,10lm no ar. Este filme de óxido natural é amorfo, fino e poroso, com baixa resistência mecânica. Embora tenha uma certa capacidade de proteção para o alumínio, está longe de ser suficiente para atender às exigências das pessoas quanto à decoração, proteção e aplicação funcional do alumínio e sua liga. Portanto, o processo de anodização do alumínio no eletrólito foi desenvolvido continuamente. Desde a década de 1920, o valor de uso do filme anodizado de alumínio tem aumentado. Alguns desenvolvimentos recentes darão frutos no século XXI.
Filme de anodização de alumínio Filme de anodização de alumínio pode ser dividido em tipo de bloqueio e tipo multi-pass. Um filme de óxido de barreira compacto pode ser obtido por anodização em eletrólito quase neutro. Este filme é bem isolado e pode ser usado para fazer capacitores e outros dispositivos. Ao anodizar em eletrólitos ácidos ou fracamente alcalinos, eles podem formar um filme de óxido multipasse devido à sua capacidade de dissolver alumina. A membrana tem uma estrutura única. Junto à superfície do metal de alumínio encontra-se uma camada de barreira fina e densa na qual é formada uma camada porosa espessa e solta. As células da membrana da camada porosa são hexagonalmente compactadas, com microporos nanométricos em cada centro. Esses orifícios são uniformes em tamanho e perpendiculares à superfície da matriz e são iguais entre si.
Vantagens do filme de oxidação de poros Durante muito tempo, as pessoas prestaram mais atenção ao filme de óxido multi-passagem com maior aplicação e rápido desenvolvimento. Suas vantagens são as seguintes:
- alta dureza da camada de barreira pode exceder o corindo;
- boa resistência à abrasão, resistência à corrosão e estabilidade química;
- a morfologia e o tamanho do furo podem variar dentro de um intervalo maior com diferentes processos eletrolíticos, e a espessura do filme pode ser ajustada;
- O processo de preparação é simples, com baixos requisitos em condições ambientais e equipamentos.
Embora não haja uma explicação unificada para as alterações morfológicas dos dois tipos de filmes de óxido anódico: tipo de bloqueio e tipo multi-pass. O conceito de densidade de corrente crítica relacionado à morfologia do filme foi proposto com base no estudo sistemático da migração iônica na formação do filme de óxido em soluções como ácido crômico, ácido fosfórico e ácido oxálico. Se a densidade de corrente de oxidação anódica for maior que a densidade de corrente crítica, a película de barreira será formada. Se estiver abaixo da densidade de corrente crítica, um filme multipassagem é formado. Isso quebra a visão tradicional de que a morfologia da membrana está intimamente relacionada ao tipo de eletrólito.
Aplicação de filme de anodização de alumínio Inicialmente, esperava-se que o filme anodizado de alumínio tivesse boa resistência à corrosão, resistência ao desgaste e isolamento elétrico. Em meados da década de 1930, as pessoas começaram a se interessar pela estrutura porosa do filme de óxido de alumínio e perceberam a precipitação de materiais coloridos no filme poroso. Não foi até a década de 1960 que a coloração eletrolítica do perfil de alumínio foi oficialmente usada na produção, tornando o perfil de alumínio colorido amplamente utilizado.
Nos últimos 10 anos, muitas novas conquistas foram feitas na tecnologia de anodização de alumínio. Por exemplo, algumas novas medidas foram tomadas para acelerar a velocidade de anodização, algumas das quais podem aumentar a velocidade em 2 a 3 vezes. Outro exemplo é a nova tecnologia de oxidação à temperatura ambiente, que atende ao requisito de resfriamento que consome muita energia. A qualidade do filme de óxido pode ser grandemente melhorada pela oxidação anódica pulsada. Além disso, uma série de vantagens como alta eficiência, baixo custo e economia de energia podem ser obtidas usando a oxidação de corrente alternada. No entanto, sua ampla aplicação é afetada pela camada de filme fino (menor que 10Lm), cor amarela e baixa dureza. Adicionando aditivos recentemente, a qualidade do filme atingiu o nível de eletro-oxidação de corrente contínua. Esses novos desenvolvimentos tornaram o processo de anodização do alumínio notavelmente atualizado e aprimorado. Acredito que, no novo século, esse trabalho fará novas descobertas. No entanto, desde o final da década de 1980, o problema tecnológico mais interessante da anodização do alumínio tem sido o desenvolvimento e pesquisa de vários materiais de membranas funcionais para a porosidade do filme de óxido de alumínio. Como o tamanho do poro do filme de alumina é de apenas uma dúzia ou dezenas de nanômetros, ele pode desempenhar um papel importante na demanda de vários nanomateriais. Ou seja, um ótimo trabalho nos micro-poros nanométricos da membrana fará com que a tecnologia de anodização de alumínio se renove no século 21, e se torne uma coisa nova e promissora com a combinação de alta tecnologia.
Atualmente, a pesquisa sobre o desenvolvimento da membrana porosa de óxido de alumínio para a funcionalização começa principalmente a partir de dois aspectos. Uma é usar sua estrutura porosa para desenvolver novos filmes de separação de alta precisão; Outra é preparar novos materiais funcionais depositando materiais com diferentes propriedades, como metais, semicondutores e polímeros, em seus microporos nanométricos.
No primeiro tipo mencionado acima, existem poucos filmes de óxido. Por exemplo, em preparação para a separação por membrana de filme de óxido de alumínio anódico, o alumínio é primeiro anodizado em eletrólito ácido para formar uma camada de filme de óxido na superfície do alumínio, e então a matriz de alumínio e camada de barreira na parte de trás do filme são removidas por métodos eletroquímicos ou químicos para obter um filme de separação preciso.
No processo de preparação, a forma, o arranjo e o tamanho dos furos devem ser uniformes, e o tamanho dos furos pode ser ajustado conforme necessário. Em comparação com vários filmes de separação orgânica, este tipo de membrana tem melhor resistência mecânica, resistência ao calor, estabilidade química e estabilidade dimensional. Pode ser usado como membrana de separação de gás, líquido e sangue à temperatura ambiente, e também pode ser usado para a separação de gás de alta temperatura, como a desoxidação e a dessulfuração do gás de combustão.
O segundo tipo de película de óxido descrito acima tem várias variações, especialmente em dispositivos ópticos e fotoelétricos. Quando a luz é irradiada para o filme anodizado de alumínio na direção da superfície da membrana paralela, devido à diretividade única da estrutura porosa do filme, a polarização H e polarização V serão atenuadas em diferentes graus, resultando na anisotropia da campo eletromagnético da luz e afetando as características de polarização da luz. Uma variedade de materiais com diferentes propriedades ópticas foi precipitada nos microporos nanométricos da membrana porosa, e vários tipos de fótons polarizadores, placas de fase ótica e elementos ópticos para comunicação óptica foram desenvolvidos de acordo com seus diferentes efeitos nas características de polarização da luz. . Por exemplo, se os três elementos, A u, A l, NI são depositados nos microporos de uma membrana porosa, 1 Lm de espessura de membrana pode satisfazer o requisito de que os biofótipos de cristais de borda vendidos tenham mais de 1 mm.
Materiais de fluorescência, fotossensibilizadores e assim por diante são preenchidos nos poros nanométricos da película de óxido de alumínio. Por exemplo, combinando imersão com tratamento térmico, o Tb3 + pode ser introduzido nos microporos da membrana porosa, e então a luz verde pode ser gerada sob a ação do campo elétrico externo. Este tipo de membrana porosa funcional será uma nova maneira de desenvolver o elemento fotoelétrico. Como o orifício da membrana está no nível nanométrico, pode ser ainda mais desenvolvido em um elemento luminoso ultrafino.
Em segundo lugar, o filme de óxido de alumínio pode ser transformado em filme magnético. Materiais magnéticos (como Fe, Co, NI e liga magnética) podem ser preenchidos nos orifícios de filme de alumina por deposição a vácuo e eletrodeposição, e então o filme com função magnética pode ser feito. Tem uma perspectiva ampla de aplicativos. Por exemplo, ele pode ser usado para fazer vários cartões magnéticos, fita magnética, disco e assim por diante. Os resultados mostram que a forma dos metais magnéticos depositados nos poros nanométricos da membrana porosa pode ser alongada pela estrutura especial da película anodizada de alumínio. Além disso, a orientação preferida da cristalização de metal magnético é geralmente consistente com a do seu eixo magnético. O filme magnético formado neste caso mostra alta proteção magnética e características típicas de magnetização vertical. Por isso, pode ser usado como o meio de gravação magnético vertical. Os resultados do estudo sobre o filme magnético compósito de Fe mostram que quanto mais fino o filme magnético compósito, maiores as características de sobreposição ea densidade do meio magnético de gravação. Portanto, é possível obter alta densidade de gravação magnética vertical usando a estrutura especial de micro-poros nanométricos de filme anodizado de alumínio.
Em terceiro lugar, o filme de óxido de alumínio usado no filme de absorção seletiva de energia solar, também é distintivo. A energia solar é uma das fontes mais importantes de energia no futuro. Todos os problemas de energia na Terra podem ser resolvidos usando 1/10000 da energia solar recebida na Terra. Portanto, o estudo sobre a utilização abrangente da energia solar tem atraído cada vez mais atenção no mundo. O estudo sobre a preparação do absorvedor de energia solar por tratamento funcional de membrana porosa de alumina mostrou boa perspectiva de aplicação.
A fim de utilizar a energia solar de forma eficaz, o material do filme absorvedor solar deve ter uma taxa de absorção mais alta no espectro de radiação solar, enquanto a taxa de emissão no espectro de radiação térmica deve ser a menor possível. Por exemplo, nos micro-poros nanométricos de membrana porosa de alumina feita por solução de ácido fosfórico, o Ni foi eletrodepositado para fazer uma membrana funcional com absorção seletiva de energia solar. Medindo a reflectância, verifica-se que este tipo de filme tem características de absorção seletiva ideais.
Eletrodeposição de Fe, Ni e outros metais nos poros do filme pode tornar o filme resistente ao calor obviamente mais forte do que o filme de absorção seletiva preparado por outros materiais. No entanto, a resistência à corrosão do revestimento não é suficiente. Espera-se que seja melhorado vedando o furo ou revestindo a superfície do filme com revestimento resistente à corrosão e alterando as condições ambientais circundantes.
Por causa de sua alta relação sinal-ruído (SNR), o microeletrodo de feixe tem atraído muita atenção nos últimos anos. Existem muitos métodos para preparar microeletrodos de feixe, e o diâmetro mínimo de um único microeletrodo é necessário para atingir 0,1 Lm. Obviamente, quanto menor a área do eletrodo ativo, maior a relação sinal-ruído. Portanto, como minimizar a área do eletrodo ativo tornou-se a chave para a preparação de microeletrodos de feixe de alto desempenho. A membrana porosa de alumina possui estrutura microporosa em nanoescala, que fornece condições favoráveis para a preparação de eletrodos de feixe de alto desempenho. Durante a preparação, a folha de alumínio pode ser anodizada para formar uma membrana porosa, e então a membrana porosa pode ser separada da matriz de alumínio. O metal (como A u, Pt, etc.) pode ser depositado nos microporos em nanoescala por deposição a vácuo e outros métodos, e sua superfície pode ser conectada ao condutor para remover a camada de barreira no filme de óxido. Então o microeletrodo do feixe pode ser obtido.
Utilizando a excelente condutividade térmica da matriz de alumínio e a área superficial interna máxima dos micro poros na película de alumínio anodizado na superfície, uma película fina com alta condutividade térmica e boas propriedades de valor pode ser desenvolvida. Por exemplo, o Pt é um bom catalisador para muitas reações químicas. Existe uma experiência. O filme anodizado de alumínio foi impregnado na solução de H2PtCl6 quente e, depois de seco ao ar, foi então cozido e queimado para formar um filme catalítico de P / Al2O3 / Al. Os resultados experimentais mostram que o filme tem boa condutividade térmica e catálise.
Existem, é claro, outras áreas onde é possível usar membranas porosas que são anodizadas com alumínio. Por exemplo, após o alumínio anodizado, o MoS2 é depositado no orifício do filme, formando uma película de óxido de ouro com boa auto-lubrificação. O filme compósito de óxido de cristal líquido pode ser feito enchendo o orifício do filme de óxido de alumínio. O cristal líquido pode ser usado para separar e concentrar oxigênio por sua seletividade e controle de arranjos. Além disso, a membrana porosa de alumina como membrana central pode ser duplicada com a mesma estrutura e diferentes materiais (como metal, semicondutor, polímero, etc.) por meio de deposição a vácuo, eletrodeposição e impregnação. Estas membranas porosas com diferentes materiais têm amplas perspectivas de aplicação em muitos campos.
